La microscopía confocal de reflectancia in vivo (MCR) es una técnica no invasiva que permite obtener un diagnóstico de forma inmediata y en tiempo real de patología cutánea tumoral con una precisión diagnóstica que se acerca al diagnóstico histológico convencional. La MCR puede permitir un seguimiento clínico de respuesta a tratamientos no invasivos de patología tumoral, como la terapia fotodinámica, sin necesidad de realizar biopsias. El presente trabajo reúne cuatro estudios realizados con el fin de demostrar la utilidad de la técnica de MCR en el estudio y manejo clínico de las neoplasias cutáneas. En el primer estudio se incluyeron de forma prospectiva 154 tumores cutáneos para establecer qué parámetros de microscopía confocal se relacionaban con cada tumor, analizar si estos criterios eran reproducibles y finalmente evaluar la correlación de estos parámetros con la dermatoscopia y la histología convencional. Según los resultados de este primer trabajo, cuatro características observables mediante MCR permitían diferenciar las lesiones melanocíticas (LM) de las no melanocíticas (LNM): patrón epidérmico en empedrado, crecimiento pagetoide, presencia de nidos celulares en la dermis y presencia de papilas dérmicas bien definidas en toda la lesión. Dentro de las LM, la presencia de células redondas en estratos suprabasales y de células nucleadas atípicas en la dermis se asociaban al diagnóstico de melanoma; mientras la presencia de papilas dérmicas con contorno reflectante (anillos basales) así como la observación de células basales típicas, se asociaban a nevus. Basándonos en la reproducibilidad y correlación histológica y dermatoscópica de los criterios de MCR, se desarrolló un algoritmo en dos etapas para el diagnóstico de melanoma consiguiendo una sensibilidad del 86,1% y una especificidad del 95.3% (J Am Acad Dermatol. 2009;61:216-29). En el segundo trabajo, se estudiaron los parámetros de microscopía confocal en melanomas de extensión superficial (MES) en fase de crecimiento vertical y en melanomas nodulares (MNs). Para ello se incluyeron de forma prospectiva 10 MNs, 10 MES con área nodular y 10 MES con área palpable. Se realizó un análisis sistemático y estudio estadístico de las características dermatoscópicas, confocales e histológicas de los 3 grupos de lesiones. Mientras los MNs mostraban patrones de dermatoscopia inespecíficos, los MES exhibían patrones multicomponente y puntuaciones más altas en los algoritmos de dermatoscopia. Por MCR, los MNs tenían poco crecimiento pagetoide y presentan a menudo un patrón normal de la epidermis, a diferencia de los MES que se caracterizaban por un patrón desestructurado de la epidermis y la presencia de abundantes células en estratos suprabasales Tanto en los MNs como en las áreas nodulares de los MES, en la unión dermo-epidérmica no se visualizaban las papilas dérmicas, en su lugar se observa una proliferación de células reflectantes atípicas no agregadas. En la dermis, los MNs exhibían a menudo unos agregados celulares característicos de aspecto cerebriforme, que podían observarse también en las áreas nodulares de algunos MES (Arch Dermatol. 2008;144:1311-20). En un tercer artículo estudiamos las características del carcinoma basocelular pigmentado (CBC) mediante MCR, histología e inmunohistoquímica (S-100, MelanA, HMB-45 y CD1a).Mediante MCR demostramos la presencia de estructuras reflectantes muy características de aspecto dendrítico dentro de los nidos tumorales situados en la dermis de los CBC estudiados, que correspondían por estudio inmunohistoquímico a melanocitos no neoplásicos que poblaban los nidos (Arch Dermatol. 2007;143:883-6). Finalmente, en un cuarto trabajo estudiamos la aplicabilidad de la MCR en el diagnóstico y seguimiento de pacientes con genodermatosis de alto riesgo de desarrollar cáncer cutáneo (síndrome de Gorlin -SG- y Xeroderma pigmentoso -XP-) afectos de CBCs múltiples y tratados con terapia fotodinámica con metil-aminolevulinato (MAL). Se incluyeron 4 pacientes con SG y 2 hermanos con XP. Se trataron lesiones únicas o múltiples en zonas localizadas con 1 a 3 ciclos de TFD-MAL. La exploración con MCR se realizó antes y 3 meses después del tratamiento en las lesiones diana. Se trataron 13 CBCs pigmentados faciales en los pacientes afectos de XP y múltiples lesiones en cara o tronco (hasta 200) en los afectos de SG. Globalmente se obtuvo una remisión clínica completa en un 25- 67% de las lesiones. La respuesta al tratamiento puedo ser correctamente evaluada mediante MCR (J Eur Acad Dermatol Venereol. 2011;25:819-27). En conclusión, la MCR parece ser útil en el diagnóstico diferencial de las lesiones pigmentadas y complementa a la dermatoscopia en el diagnóstico del melanoma. Esta técnica permite caracterizar subtipos de melanoma como el melanoma nodular. También sirve de ayuda en el diagnóstico y caracterización del carcinoma basocelular pigmentado y en su monitorización tras tratamiento con terapias no invasivas como la terapia fotodinámica. / This work brings together four studies to demonstrate the clinical utility of reflectance confocal microscopy (RCM) in the clinical management of cutaneous neoplasms. In the first study we prospectively included 154 skin tumors in order to develop an algorithm for the in vivo diagnosis of skin tumors. We analyzed RCM features on stored images before excision and performed statistical analyses to determine the association of RCM features with tumor types. Four confocal features differentiated melanocytic lesions (ML) from non-melanocytic lesions (NML): cobblestone pattern of epidermal layers, pagetoid spread, mesh appearance of the dermoepidermal junction, and the presence of dermal nests. Within ML, the presence of roundish suprabasal cells and atypical nucleated cells in the dermis was associated with melanoma, and the presence of edged papillae and typical basal cells was associated with nevi. Based on the reproducibility and histological and dermoscopic correlation of MCR criteria, we developed a two-step algorithm for the diagnosis of melanoma, achieving a sensitivity of 86.1% and specificity of 95.3% (J Am Acad Dermatol. 2009; 61: 216-29). In the second work we characterized nodular melanoma (NM) by dermoscopy, RCM and histopathology. We included 10NMs, 10 superficial spreading melanomas (SSMs) with a nodular area, and 10 SSMs with a blue palpable area but not yet nodular. Whereas NMs had predominantly nonspecific global dermoscopic patterns, SSMs exhibited a multicomponent pattern and higher dermoscopic scores. By RCM, distinctive confocal features were observed at all cutaneous levels in NMs compared with SSMs, suggesting different biological behavior. (Arch Dermatol. 2008, 144:1311-20). In the third article we explored the confocal features of pigmented basal cell carcinoma (BCC) and correlated the findings with histology and immunohistochemistry. RCM revealed highly refractive dendritic structures within tumor nests that corresponded to the presence of melanocytes within the tumor. RCM allowed the study of pigmented BCC and the identification of specific criteria. (Arch Dermatol. 2007; 143:883-6). Finally, in the fourth paper we aimed to evaluate the efficacy of methyl-aminolevulinate (MAL) photodynamic therapy (PDT) in basal cell carcinomas (BCCs) from patients with Gorlin syndrome (GS) and Xeroderma pigmentosum (XP), and to determine the utility of RCM in the diagnosis and the evaluation of therapeutic response. We included 4 patients with GS and 2 siblings with XP. Single or multiple lesions in localized areas were treated with 1 to 3 cycles of MAL PDT. RCM was performed before and 3 months after the treatment in target lesions. Overall, we obtained a complete clinical remission in 25 to 67% of the lesions. RCM could identify confocal features for BCC and assess tumor remissions after treatment (J Eur Acad Dermatol Venereol. 2011; 25:819-27).

This thesis investigates the problem of developing new computer vision techniques for early detection of skin cancer. The first part of this work presents a novel methodology to correct color reproduction in dermatological images when different cameras and/or dermoscopes are used. Next, the problem of automatic full body mapping is addressed by proposing a mosaicing method based on an on-the-shelf digital compact camera and a set of markers. This method increases the possibilities of total body photography by taking the low-resolution images of a whole body exploration and automatically combining them into a high-resolution photomosaic. The third contribution of this work consists of the development of a full body scanner for acquiring cutaneous images. On one hand, the scanner reduces the long time-consuming examinations done in dermoscopy explorations, and on the other hand, it increases the resolution of total body photography systems. / En aquesta tesi s'investiga el desenvolupament de noves tècniques de visió per computador per a la detecció del càncer de pell. La primera part del treball presenta una nova metodologia per a la correcció del color en imatges dermatològiques quan s'utilitzen diferents càmeres i/o els dermatoscops. A continuació és proposa una solució al problema del registre automàtic d'imatges de cos complert amb la proposta d’un mètode de mosaicing basat en l'ús de càmeres compactes i un conjunt de markers. Incrementant les possibilitats de la fotografia de cos complert mitjançant la combinació automàtica d’imatges de baixa resuloció per a l'obtenció d'un fotomosaic d’alta resolució. La tercera contribució d'aquest treball consisteix en el desenvolupament d'un escàner de cos complert per a l'adquisició d'imatges cutànies. D'una banda l'escàner redueix el llarg temps necessari per a les exploracions dermatoscòpiques, i de l'altre, incrementa la resolució de la fotografia de cos complet.

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Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-04-04T20:09:37Z No. of bitstreams: 1 GLÓRIA TAMIRIS FARIAS DA SILVA FURTADO - DISSERTAÇÃO PPG-CEMat 2014..pdf: 2828132 bytes, checksum: 5e63edac512ab6bfb0b360a80afb5927 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-04T20:09:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GLÓRIA TAMIRIS FARIAS DA SILVA FURTADO - DISSERTAÇÃO PPG-CEMat 2014..pdf: 2828132 bytes, checksum: 5e63edac512ab6bfb0b360a80afb5927 (MD5) Previous issue date: 2014-08-28 / O câncer vem crescendo nas estatísticas da saúde pública, e o melanona é um dos tipos mais letais. Tem-se pesquisado substâncias que sejam menos tóxicas e que possam ser liberadas de forma controlada através de sistemas farmacêuticos. Para desenvolver os sistemas farmacêuticos utilizam-se materiais polímeros, os quais serão responsáveis pelo o controle de liberação da droga in situ desejado. A quitosana tem sido estudada por apresentar propriedades como atividade antimicrobiana, analgésico, pode ser modificada químicamente, fácil acesso e de baixo custo. O objetivo deste trabalho foi desenvolver e avaliar membranas de quitosana para o uso em sistemas de liberação controlada da curcumina para o tratamento de melanoma. As amostras foram preparadas pelo método de evaporação de solvente, utilizando uma solução de ácido acético (1% v/v), para obter uma solução de quitosana a 2% (m/v). As membranas de quitosana/curcumina foram obtidas a partir da dissolução da curcumina em etanol (1,2 mg/ml), vertendo-a na solução de quitosana, As membranas de quitosana com e sem curcumina, foram caracterizadas por FTIR, DRX, MEV, TG, DSC, GI, biodegradação enzimática, citotoxicidade (MCF-7), e como também realizado o desenvolvimento e validação do método analítico, e determinação do teor de curcumina na membrana desenvolvida. A partir das caracterizações ficou evidenciado que o método de processamento usado na obtenção da membrana quitosana/curcumina é adequado, tendo em vista que não houve degradação da curcumina. As membranas de quitosana/curcumina apresentaram menor intumescimento e degradação, e maior estabilidade quando comparadas às membranas de quitosana. Para o ensaio de citotoxicidade as membranas de quitosana/curcumina apresentaram potencial para o tratamento de câncer. O método analítico desenvolvido está conforme a RE Nº 899/2003 da ANVISA. Logo, o método utilizado foi adequado para identificação e quantificação da curcumina na membrana de quitosana/curcumina. Diante dos resultados obtidos, o sistema desenvolvido apresenta potencial para aplicações em liberação controlada de drogas. / The cancer is growing in public health statistics, and the melanoma is one of the most lethal types. Research has focused on substances that are less toxic and can be released in a controlled way through the developoment of pharmaceutical systems. To develop pharmaceutical systems are used polymer materials, which will be responsible for the drug release control in situ. Chitosan has been studied for having properties such as antimicrobial, analgesic, may be chemically modified, easy and inexpensive. The aim of this study was to develop and evaluate chitosan membranes for curcumin controlled release systems for treating melanoma. Samples were prepared by solvent casting, using a solution of acetic acid (1% v/v) to obtain a chitosan solution at 2% (w/v). The membranes of chitosan/curcumin was obtained from the dissolution of curcumin in ethanol (1.2 mg / ml) pouring the solution of chitosan, chitosan membranes with and without curcumin were characterized by FTIR, XRD, SEM, TG, DSC, SD, enzymatic degradation, cytotoxicity (MCF-7), and also performed as the development and validation of the analytical method, and determination of curcumin in membrane developed. From the characterizations became evident that the processing method used in obtaining the chitosan membrane/curcumin is appropriate, considering there was no degradation of curcumin. The membranes of chitosan/curcumin showed lower swelling ratio and degradation, and increased stability as compared to the chitosan membranes. For the cytotoxicity assay the membranes of chitosan/curcumin showed potential for the treatment of cancer. The developed analytical method is accordint to the ANVISA resolution No. RE 899/2003. Therefore, the method was suitable for identification and quantification of curcumin in chitosan/curcumin membranes. Based on these results, the system developed has potential for applications in controlled release of drugs.

Submitted by Lucienne Costa (lucienneferreira@ufcg.edu.br) on 2018-03-23T21:32:37Z No. of bitstreams: 1 ALECSANDRA FERREIRA TOMAZ – TESE (PPGEP) 2017.pdf: 2915596 bytes, checksum: 50bc5abc5a322e77e912a5a1a69a3ce7 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-23T21:32:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ALECSANDRA FERREIRA TOMAZ – TESE (PPGEP) 2017.pdf: 2915596 bytes, checksum: 50bc5abc5a322e77e912a5a1a69a3ce7 (MD5) Previous issue date: 2017-12-15 / As lesões cutâneas associadas ao câncer de pele apresentam crescente importância na atualidade, visto que este tipo de câncer é o mais incidente para ambos os sexos no Brasil, mesmo sendo considerado de baixa letalidade. Suas características de sangramento, exsudação intensa e presença de odores, além da dificuldade da aceleração do processo cicatricial sugerem a necessidade do desenvolvimento de biomateriais que possam ser utilizados como curativos no intuito de prover melhor resposta à esta condição. Nesse sentido, esse trabalho teve como objetivo desenvolver membrana de quitosana para liberação controlada de 1,4-naftoquinona como proposta de curativo para feridas oncológicas. Para tanto, foram desenvolvidas membranas de quitosana e quitosana/1,4-naftoquinona pelo método de liofilização e evaporação de solvente (densas). Para quantificar o 1,4-naftoquinona nas membranas de quitosana foi utilizada a espectroscopia na região do ultravioleta (UV/VIS), cuja metodologia foi validada analíticamente. Para caracterização química, física e biológica destas foram utilizadas a Espectroscopia na Região do Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), Difração de Raios X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Termogravimetria (TG), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Ensaio de Tração, Teste de Molhabilidade, Grau de Intumescimento (GI), Biodegradação e Citotoxicidade. No ensaio de FTIR confirmou-se a reticulação e interação da quitosana com o 1,4-naftoquinona. Na técnica de DRX observou-se os picos característicos da quitosana nas membranas desenvolvidas e naquelas com 1,4-naftoquinona constatou-se um aumento da cristalinidade. Na MEV foram identificadas estruturas porosas, lamelares e fibrilares nas membranas liofilizadas e nas por evaporação de solvente uma estrutura lisa e homogêna. Os resultados de TG e DSC indicaram que a adição do agente reticulante e do 1,4-naftoquinona elevou à resistência à temperatura das amostras. As membranas por evaporação de solvente apresentaram maior resistência ao ensaio de tração. Todas membranas confeccionadas exibiram perfil de hidrofilicidade e GI elevado. Constatou-se que membranas densas degradaram mais que as liofilizadas. No ensaio de liberação controlada foi possível evidenciar uma liberação lenta, controlada, caracterizada em etapas. As membranas com melhores resultados no ensaio de liberação foram submetidas ao teste de citotoxicidade e apresentaram-se tóxicas. Conclui-se que essas membranas são promissoras para uso como curativo em liberação controlada de 1,4-naftoquinona. / Skin lesions associated with skin cancer present an increasing importance today, since this type of cancer is the most frequent for both sexes in Brazil, even though it is considered of low lethality. Its bleeding characteristics, intense exudation and the presence of odors, as well as the difficulty of accelerating the cicatricial process suggest the need for the development of biomaterials that can be used as curatives in order to provide better response to this condition. In this sense, this work aimed to develop a chitosan membrane for controlled release of 1,4-naphthoquinone as a curative proposal for oncological wounds. So, chitosan and chitosan/1,4-naphthoquinone membranes were developed by the freeze-drying and solution casting method (dense) method. To quantify the 1,4-naphthoquinone in the chitosan membranes, ultraviolet spectroscopy (UV/VIS) was used, whose methodology was validated analytically. For chemical, physical and biological characterization of these membranes, it was used Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), X-ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), Thermogravimetry (TG), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Traction Test, Wettability Test, Swelling Degree (SD), Biodegradation and Cytotoxicity. In the FTIR assay the cross-linking and interaction of chitosan with 1,4-naphthoquinone was confirmed. In the XRD technique the characteristic peaks of chitosan in the developed membranes were observed and in those with 1,4-naphthoquinone an increase in the crystallinity was observed. In the MEV, porous, lamellar and fibrillary structures were identified in the lyophilized membranes and in the solvent evaporation a smooth and homogeneous structure. The results of TG and DSC indicated that the addition of the crosslinking agent and 1,4-naphthoquinone increased the temperature resistance of the samples. The membranes by solvent evaporation presented higher resistance to the tensile test. All prepared membranes exhibited high hydrophilicity and SD profiles. Dense membranes have degraded more than lyophilized and the membranes submitted to the cytotoxicity assay were toxic. In the controlled release assay it was possible to demonstrate a slow, controlled release, characterized in steps. The membranes with the best results in the release assay were cytotoxic. It is concluded that such membranes are promising for use as dressing in controlled release of 1,4-naphthoquinone.

Submitted by Liliane Ferreira (ljuvencia30@gmail.com) on 2018-09-19T14:46:51Z No. of bitstreams: 2 Tese - Rangel Magalhães Luzin - 2018.pdf: 3753425 bytes, checksum: 3ac739156d95f6ef2de370e5c5ce093c (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-09-20T11:32:29Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese - Rangel Magalhães Luzin - 2018.pdf: 3753425 bytes, checksum: 3ac739156d95f6ef2de370e5c5ce093c (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-20T11:32:29Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese - Rangel Magalhães Luzin - 2018.pdf: 3753425 bytes, checksum: 3ac739156d95f6ef2de370e5c5ce093c (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-08-29 / It is known that sun exposure is one of the factors that contribute greatly to the appearance of skin cancer. Cancer cases have arisen annually on the planet and many of these cases have direct correlation with sun exposure. Knowing that both UVA and UVB radiation are harmful to health when the person is overexposed, the need arises for the use of devices to protect the skin and one of these ways and already recognized by the scientific community is through the prophylactic use of protectors solar power. Thus, this work proposes the synthesis, structural characterization, thermal stability verification, molar absorptivity calculation and in vitro UVB protection factor (PFUVB) calculated by the spectrophotometric method described by Mansur of new compounds derived from structures analogous to natural products. The structural planning was based on triazine derivatives (they are already commercially used with relative efficiency) and the use of chalcones, which are structures that besides having double bonds and conjugated aromatic structures that favor the absorption of the ultraviolet radiation, are studied compounds for various purposes and present in various plants, thus constituting a natural structure. In the planning, the choice of such structures was also due to the synthesis of compounds of high molar mass (above 900 daltons), contributing to safe structures, with low toxicity probability, low skin permeation and in compliance with the demands of the current legislation. The data obtained in the work reinforce the success of the same, where we had for the prototypes synthesized, molar absorptions superior to commercial filters. Establishing a​​research with the use of chalcones in safe and efficient sunscreens. / É sabido que a exposição solar é um dos fatores de grande contribuição para o surgimento do câncer. Casos de câncer tem surgido anualmente no planeta e muitos desses casos tem direta correlação com a exposição solar. Sabendo que tanto a radiação UVA quanto a UVB são nocivas à saúde quando o indivíduo é exposto em demasia, surge a necessidade do uso de artifícios para a proteção da pele e uma dessas maneiras e já reconhecida pelo meio científico é através do uso profilático de protetores solares. Assim este trabalho se propôs a síntese, caracterização estrutural, verificação de estabilidade térmica, cálculo de absortividade molar e fator de proteção solar UVB (FPUVB) in vitro calculado pelo método espectrofotométrico descrito por Mansur de novos compostos derivados de estruturas análogas a produtos naturais. O planejamento estrutural foi baseado nos derivados triazínicos (pois já são de uso comercial com relativa eficiência) e o uso de chalconas, que são estruturas que além de possuir duplas ligações e estruturas aromáticas conjugadas que favorecem a absorção da radiação ultravioleta, são compostos bastante estudados para diversos fins e presente em vários vegetais, constituindo assim uma estrutura natural. No planejamento, a escolha de tais estruturas se deu também pela síntese de compostos de alta massa molar (acima de 900 Daltons), contribuindo para estruturas seguras, com probabilidade de baixa toxicidade, baixa permeação cutânea e atendendo aos reclames das legislações vigentes. Os dados obtidos no trabalho reforçam o sucesso do mesmo, onde tivemos para os protótipos sintetizados, absorções molares superiores a filtros comerciais. Estabelecendo assim uma nova linha de pesquisas com a utilização de chalconas em filtros solares seguros e eficientes.

O câncer de pele se apresenta como um sério problema de saúde pública mundial, sendo incidente nos cinco continentes. As ações relacionadas à prevenção dessa doença envolvem, entre outras coisas, a utilização de protetores solares e a educação em saúde. Em virtude do aumento do número de indivíduos com câncer de pele a cada ano, é de grande valor estudos de entendimento e desenvolvimento de filtros solares melhores e mais seguros. Os produtos utilizados com a finalidade de proteger a pele dos raios solares ultravioletas (UV) possuem em sua composição filtros solares, que podem ter ação física, refletindo e dissipando a radiação UV; ou ação química, absorvendo a radiação UV. Os filtros químicos podem apresentar absorção em UVB (290-320 nm), UVA (320-400 nm) ou em ambas as faixas, sendo considerados de amplo espectro. . Dentre as várias classes de compostos com perfil de filtro solar UVB, os cinamatos destacam-se por apresentarem boa eficácia e excelente custo-benefício. A aplicação de cálculos teóricos tornou-se indispensável no planejamento de fármacos e nos estudos de mecanismo de ação de moléculas bioativas, visto a diminuição de tempo e custos em pesquisa e desenvolvimento. O desenvolvimento de métodos quânticos robustos, como o TD-DFT, permitiu a simulação de propriedades experimentais in silico, tais como espectros de RMN e UV. Diante deste panorama, aplicamos tal método na simulação de espectros UV para os cinamatos com perfil de filtros solares. Realizou-se uma busca do melhor funcional para simulação dos espectros, na qual se determinou que os funcionais B3LYP e B3P86 apresentaram melhores resultados quando comparados ao espectro experimental do composto p-metoxicinamato de etilexila determinado em metanol. Foram simulados os espectros de UV para sete compostos derivados do ácido cinâmico, os quais apresentaram λ máximo próximo a 310 nm, como descrito na literatura. Observou-se que a energia média para que ocorra a principal transição eletrônica, de HOMO para LUMO, é de 3,95 eV. O método mostrou-se adequado para a determinação de espectros UV para a classe dos cinamatos e pode ser utilizado na busca de novos compostos dessa classe a serem empregados como filtros solares. / Skin cancer presents itself as a very serious world public health problem, being incident all over the five continents. Using sunscreen and receiving health education, among other factors, are related to prevent the disease. The number of people with skin cancer increases every year, therefore, studies for better knowledge and development for better and safer sunscreens are crucial. Products used with the intention to protect the skin from ultraviolet sunrays (UV) are partially composed by sunscreen, which may lead to two different reactions, a physical reaction, that reflects and ceases the UV radiation; or a chemical reaction, that absorbs the UV radiation. Chemical filters may present absorption in UVB (290-320 nm), UVA (320 400 nm) or in both, which is considered as broad spectrum. Among the various types of compound forms with sunscreen UVB profile, cinnamates stand out for presenting good efficiency and excellent cost-benefit. The application of theoretical calculations became essential for drug design and bioactive molecules action mechanism studies, considering time saving and costs in research and development. The development of robust quantum method, such as TD-DFT allowed the simulation of experimental properties in silico, like RMN and UV spectra. Given this overview, this method was applied to simulate UV spectra of cinnamates with sunscreen profile. A search was done to define the best functional to simulate all spectrum, where the functionals B3LYP and B3P86 showed the best results when compared to experimental spectra of the compound ethylhexyl methoxycinnamate determined in methanol. An UV spectrum simulation for seven compounds derived from cinnamic acid showed maximum wavelength around to 310 nm, as described in the literature. It was observed that the average energy for the main electronic transition, HOMO to LUMO, is 3,95 eV. The method proved to be adequate for the determination of UV spectra for cinnamate class and it can be used as a tool on the search for new compounds from this class to be used as sunscreen.

O trabalho apresentado foi realizado em duas etapas independentes e baseou-se no estudo de diferentes sistemas nanométricos para viabilizar a aplicação da ftalocianina de cloro alumínio (ClAlPc) na terapia fotodinâmica (TFD) para o tratamento do câncer de pele do tipo melanoma. O fármaco fotossensibilizante (FS) utilizado apresenta propriedades físico-químicas que lhe permitem exercer sua atividade fotodinâmica com excelência, sem a interferência do cromóforo endógeno melanina existente nas células melanocíticas. Para driblar sua elevada hidrofobicidade, ClAlPc foi encapsulada em sistemas nanométricos para administração em meio fisiológico. Inicialmente nanopartículas lipídicas sólidas (NLS) foram desenvolvidas por emulsificação direta, após um estudo de elaboração do diagrama de fases. O compritol foi o lipídio sólido escolhido para compor as NLS, com diferentes concentrações de ClAlPc. Todas as formulações desenvolvidas foram devidamente caracterizadas, com tamanho médio entre 100 e 200 nm, baixa polidispersão, potencial zeta adequadamente negativo (~|30| mV), drug loading de ClAlPc entre 76-94% (com pequena redução após 24 meses) e alta eficiência de encapsulação (E.E.). A morfologia arredondada das nanopartículas foi confirmada por microscopia eletrônica de transmissão e de força atômica. A estabilidade das NLS foi de 24 meses. A avaliação da cristalinidade do lipídio revelou a integração da ClAlPc à matriz lipídica da NLS, presença de estruturas polimórficas e grau de cristalinidade adequado, sem alterações após 24 meses. Nos estudos de difusão in vitro, observou-se que ftalocianina encapsulada nas NLS acumulam-se preferencialmente na epiderme e derme do que no estrato córneo, sem traços de permeação do ativo. Foi confirmado o caráter biocompatível das NLS sobre fibroblastos NIH-3T3. A ftalocianina encapsulada nas NLS não foi tóxica na linhagem de melanoma B16-F10 na ausência de luz, porém, apresentou excelente efeito fototóxico (0,75 ?g mL-1 de ClAlPc nanoencapsulada e irradiação entre 0,5 e 2,0 J cm-2), com redução da viabilidade celular de 87%. O segundo sistema de veiculação estudado foram as vesículas cataniônicas (VesCat), que se formam espontaneamente em água com o tensoativo TriCat 12. A obtenção das vesículas contendo ClAlPc envolve uma etapa adicional, para remoção de solvente orgânico, que foi aprimorada, reduzindo o tempo de produção em 55%. As VesCat/ClAlPc obtidas mantiveram suas propriedades físico-químicas e morfologia arredondada (confirmada por microscopia eletrônica de varredura), drug loading de 47% e alta E.E. Os resultados comprovaram que a aplicação desses dois sistemas nanométricos é altamente eficiente para aplicação da TFD no tratamento do câncer de pele do tipo melanoma ou outras doenças cutâneas, apresentando características favoráveis para avanços nos estudos de fase clínica e pré-clínica. / The present work was conducted in two independent steps, which were based on the study of different nanometric systems that make feasible the application of aluminum phthalocyanine chloride (ClAlPc) in the photodynamic therapy (PDT) to the melanoma skin cancer treatment. The photosensitizer (PS) used has physical-chemical properties that allow it to perform its photodynamic activity with excellence, without the interference of the melanin, an endogenous chromophore found in melanotic cells. In order to circumvent the high PS hydrophobicity, ClAlPc was encapsulated into nanosystems to administration in physiological environment. At first, solid lipid nanoparticles (SLN) were developed by direct emulsification process after drawing up phase diagram study. The solid lipid compritol was chosen to make the SLN, produced with different ClAlPc concentrations. The developed samples were properly characterized with mean size between 100-200 nm, low polydispersity, negative zeta potential (~|30| mV), ClAlPc drug loading around 76-94% (with slight decrease after 24 months) and high encapsulation efficiency (EE). The round shape of SLN was confirmed by transmission electron microscopy and atomic force microscopy. The nanoparticles were stable for at least 24 months. The evaluation of lipid crystallinity has proved the ClAlPc integration to SLN lipid matrix, the presence of polymorphic structures and a suitable crystalline degree, without large variations after 24 months. In the in vitro diffusion studies were observed that phthalocyanine conveyed in the nanoparticles accumulates preferably in the epidermis and dermis than in the stratum corneum, without any drug permeation traits. The NLS biocompatibility was confirmed on NIH-3T3 fibroblasts. ClAlPc-loaded NLS did not exhibit toxicity on B16-F10 melanoma cell line in the dark, but it was shown their outstanding phototoxicity effect (0.75 ?g mL-1 of encapsulated ClAlPc and irradiation between 0.5 and 2.0 J cm-2) with cell viability reduction of 87%. The second drug delivery system studied were the catanionic vesicles (VesCat) that are spontaneously obtained by mixing the self-assembly surfactant TriCat 12 in water. The production of ClAlPc-loaded vesicles comprises an additional step (to remove the organic solvent) that was optimized, saving 55% of the production time. The final VesCat/ClAlPc kept their physical-chemical properties and round shape (confirmed by scanning electron microscopy), drug loading of 47% and high EE. Hence, the results have proved the great efficiency of these two nanometric systems applied in the PDT to the treatment of melanoma skin cancer and other cutaneous disease, useful features for further progress towards preclinical and clinical trials.

Abstract Skin stem cells are essential for maintaining epidermal homeostasis by providing new cells to replace those that are lost during normal tissue turnover and repair after injury. Adult epidermal stem cells serve also as the cells of origin for different types of skin cancers. This PhD study investigates the hair follicle (HF) stem cells and skin cancer, and the microenviromental factors that regulate the initiation of tumors and their progression to malignancy. Collagen XVIII is a common basement membrane multidomain proteoglycan highly expressed in HF stem cells (HFSCs) and in malignant skin squamous carcinoma cells. It is known to be essential for the development of the eye, and mutations in the COL18A1 gene cause a rare disease, Knobloch syndrome, with severe eye defects. However, the roles of collagen XVIII in other tissues and diseases are not well understood. Using genetically modified mice, we show here that collagen XVIII is important for the structure and formation of hemidesmosomes, the junctional complexes between epidermal cells and basement membrane. We propose that the disturbed adhesion of the HFSCs to the underlying BM in mice with collagen XVIII ablation leads to defects in stem cell viability and HF cycling. Overexpression of the N-terminal noncollageous sequences of collagen XVIII were sufficient to rescue the abnormal HF phenotype observed in the absence of collagen XVIII. We also found that mice lacking this collagen develop fewer chemical-induced skin tumors, which we suggest is due to increased apoptosis in skin stem cells upon carcinogen-induced DNA damage, and to reduced stemness of tumor cells. In another project we studied the functions of Bmx, a cytoplasmic protein tyrosine kinase, which is upregulated in different types of cancer. However, little is known about the pathways that Bmx regulates in tumors. Therefore, we investigated its roles in cancer using syngeneic tumor assays, and chemical and genetic experimental tumor models. We show here that Bmx promotes tumor growth and progression and induces tumor angiogenesis by contributing to the transduction of VEGF signals. / Tiivistelmä Ihon kantasoluilla on tärkeä tehtävä ihon epidermiksen tasapainon (homeostaasin) ylläpitämisessä. Kantasolut jakautuvat tarvittaessa ja tuottavat uusia erilaistuneita soluja sekä ihon pintasolukon normaalin uusiutumisen että vahingoittuneen kudoksen korjaamisen yhteydessä. Ihon kantasoluilla uskotaan olevan myös tärkeä rooli erilaisten ihosyöpien synnyssä. Tässä tutkimuksessa tutkittiin ihon karvatupen kantasoluja ja ihosyöpää, ja selvitettiin kantasoluja ympäröivän kudoksen, mikroympäristön (kantasolulokero), merkitystä ihosyövän synnyssä ja etenemisessä. Kollageeni XVIII on useista toiminnallisista osista koostuva tyvikalvojen proteoglykaani, joka ilmenee voimakkaasti ihon karvatupen kantasoluissa, sekä ihon pahanlaatuisissa levyepiteelikarsinoomasoluissa. Vaikka kollageeni XVIII:n biologiset tehtävät elimistössä ovat vielä jokseenkin epäselviä, sen tiedetään olevan välttämätön silmän kehittymiselle. Kollageeni XVIII:n geenimutaatioiden on osoitettu aiheuttavan Knoblochin oireyhtymän, jota sairastavilla potilailla on muutoksia silmän rakenteessa. Tässä väitöskirjatyössä hyödynnettiin useita muuntogeenisiä hiirimalleja ja osoitettiin, että kollageeni XVIII säätelee merkittävästi ihon karvatupen erilaistuvien solujen elinkykyä ja karvojen kasvukiertoa. Kollageeni XVIII:n puutos aiheutti muutoksia karvatupen pullistuma-alueen (bulge) liitoskomplekseissa (hemidesmosomi), jotka ankkuroivat alueen tyvisolut karvatuppea ympäröivään tyvikalvoon. Tulokset viittaavat siihen, että puutteelliset liitokset solujen ja tyvikalvon välillä ja niistä johtuvat signaalinvälityksen häiriöt voivat aiheuttaa muutoksia karvatupen solujen ominaisuuksissa. Kollageenin XVIII:n aminoterminaalisen osan tuottaminen poistogeenisen hiiren ihossa riitti palauttamaan hemidesmosomit, karvatupen solujen elinkyvyn ja karvasyklin normaaliksi. Työssä havaittiin myös, että kollageeni XVIII puute vähensi kemikaalikäsittelyillä aiheutettujen ihokasvainten määrää hiirillä, mitä voidaan osaltaan selittää sillä, että kollageeni XVIII:n puutos lisäsi DNA-vaurioista kärsivien erilaistuvien solujen ohjelmoitua solukuolemaa (apoptoosi) ja vähensi kasvainsolujen kantasoluominaisuuksia. Tässä työssä tutkittiin myös monissa syövissä voimakkaasti ilmenevän solunsisäisen signaalinvälittäjän tyrosiinikinaasi Bmx:n tehtäviä syövässä hyödyntäen istutettavia kasvainsoluja sekä kemiallista ja geneettisiä kokeellisia syöpämalleja muuntogeenisillä hiirillä. Tutkimuksessa ositettiin Bmx:n osallistuvan verisuonikasvutekijän signaalinvälitykseen ja täten edistävän syöpäkasvainten verisuonten uudismuodostusta sekä syövän kasvua ja etenemistä.

La combrétastatine A-4 est un produit naturel isolé d'un arbuste africain Combretum caffrum et qui possède de très intéressantes propriétés biologiques: inhibition de la polymérisation de la tubuline et propriétés antiprolifératives auprès de nombreuses cellules tumorales. Malheureusement, ce produit possède de propriétés pharmacocinétiques non optimales qui limitent son application clinique. Par conséquent de nombreux dérivés synthétiques ont été testés et parmi ceux-ci, l'isocombrétastatine A-4 (isoCA-4). Dans notre travail de thèse, nous avons donc synthétisé des analogues de l'isoCA-4 dont un des cycles aromatiques a été remplacé par des hétérocycles thiophènes et benzothiophènes diversement substitués. Certains de ces produits ont montré des activités du même ordre que la colchicine, substance de référence sur la polymérisation de la tubuline, et sur la prolifération de cellules mélanocytaires IC8. Les composés présentant une structure benzo[b]thiophène montrent une meilleure activité que ceux ayant une simple structure thiophène. De plus, les composés portant une chaine latérale en position 2 montrent une activité supérieure à ceux substitués en position 3.D'autre part, les stuctures indénoindoles sont connues comme étant de puissants inhibiteurs de la caséine kinase 2 (CK2), celle-ci joue un rôle important dans de nombreux processus cellulaires. A partir de cette structure indénoindole et, en utilisant une stratégie proche de celle utilisée pour la série précédente (par introduction d'un atome d'iode en position ortho et cyclisation pallado-catalysée), nous avons synthétisé des analogues indénohétérocycliquesen remplaçant le noyau indolepar des noyauxthiophèneetbenzo[b]thiophène. L'activité inhibitrice de ces dérivés vis-à-vis de la CK2 a été évaluée et l'un de ces composés a montré une forte activité / Isocombretastatin A-4 (isoCA-4), a modified combretastatin A-4 (CA-4), was recently discovered known as a strong activity compound to inhibit tubulin polymerization. The vinyl derivatives opened a new series which is hardly exploited. Based on the structure of isoCA-4, we synthesized isoheterocycles series by replacing the B-ring of isoCA-4 by thiophene and benzo[b]thiophene derivatives. These two series were evaluated in their ability to inhibit tubulin assembly. The benzo[b]thiophene derivativesshowed better activity than thiophene derivatives, the binding position 2 of benzo[b]thiophene showed higher activity than position 3. Indenoindoles was known as a potent series to inhibit casein kinase 2 which plays important role in many processes in cell. Based on the structure of indenoindole, we synthesized indenoheterocycles by replacing indole by thiophene and benzo[b]thiophene derivatives. These two series were evaluated in their ability to inhibit CK2. One of the compoundsshowed high activity